Żywienie a metabolizm

we wczesnym okresie życia.

Ryszard Lauterbach

Klinika Neonatologii

Collegium Medicum UJ

Co to jest metabolizm ?

•

Przemiany biochemiczne i energetyczne

zachodzące w komórkach organizmów

żywych i stanowiące podłoże wszelkich

zjawisk biologicznych.

–

Kataboliczne – rozkład związków chemicznych

występujących w żywności

oraz wcześniej

istniejących tkankach – główne źródło energii

potrzebnej do życia

–

Anaboliczne – synteza złożonych związków

chemicznych prowadząca do wzrostu masy

organizmu i rozrostu jego tkanek,

wymagająca wydatkowania energii

–

Związki regulujące szybkość przemian:

enzymy, koenzymy, hormony, witaminy.

Jakie czynniki decydują o

poziomie metabolizmu ?

•

Czynniki genetyczne – warunkują

ekspresję poszczególnych aktywnych

metabolicznie białek: enzymów,

hormonów itd..

•

Czynniki środowiskowe: największy

wpływ

–

pierwsze miesiące rozwoju płodu

–

pierwsze tygodnie życia po urodzeniu

–

rozpoczęcie konsumpcji pokarmów

stałych

Genetyka czy środowisko ?

Przyrodnie rodzeństwo – korelacja

pomiędzy masami urodzeniowymi ciała
w przypadku tych samych matek: 0.58;
tych samych ojców: 0.1

Transfer embrionu – masa urodzeniowa

koreluje w znaczniejszy sposób z matką

otrzymującą

Wielkość macicy – istotny czynnik

determinujący wielkość płodu

Co decyduje o wielkości

płodu ?

Genom płodu – określa potencjał wzrostu –

odgrywa rolę drugorzędną w osiąganiu

ostatecznej wielkości

Dominujący wpływ na ostateczny wymiar

płodu mają czynniki żywieniowe i

hormonalne w których rozwija się płód –

dostawa składników odżywczych i tlenu

Krzywa wzrostu matki w okresie płodowym i

masa urodzeniowa ciała ( nie ojca ) –

utrwalone zmiany metaboliczne w okresie

życia płodowego matki

Dieta matki a stan odżywienia

płodu

Rodzaj diety bardziej wpływa na

zaburzenie proporcji ciała niż

na masę urodzeniową

Mniej produktów mlecznych w

końcowym trymestrze ciąży –

„szczuplejsze” noworodki –

jednak brak wyraźnej korelacji

pomiędzy ilością podaży

nabiału a masą urodzeniową

Wpływ łożyska na stan odżywienia

płodu

Wielkość łożyska wyraźnie koreluje z

wielkością noworodka po urodzeniu

Nadmierne odżywianie się (szczególnie

zbyt duża ilość węglowodanów przy

relatywnie niskiej podaży białka) we

wczesnym okresie ciąży wywiera

supresyjny wpływ na wzrost łożyska

Zbyt małe łożysko – zbyt mały transport
Zbyt duże łożysko – zbyt duża konsumpcja

Co to jest „programowanie

metabolizmu”

„

Plastyczność” – zdolność organizmu do uruchamiania

biologicznych mechanizmów adaptacyjnych pod

wpływem bodźców biologicznych – korzyść w aktualnej

sytuacji – zmiany mogą być trwałe – plastyczność

największa we wczesnym okresie płodowym i w

pierwszych 2-4 tygodniach po urodzeniu

Żywienie – ważnym bodźcem biologicznym – jeżeli

stymulacja w „okienku” organogenezy tkanek

docelowych to dochodzi do trwałych zmian w

metabolizmie narządu – konsekwencje tych zmian w

dorosłym życiu – otyłość, cukrzyca II typu, choroby

sercowo-naczyniowe !

Wpływ diety w ciąży na metabolizm –

badania eksperymentalne

Zmiana diety : redukcja białka z 20% do 8%

powoduje u płodu trwałe zmiany w budowie
trzustki, zmniejszoną produkcję i wydzielanie
insuliny - wzrost apoptozy a zmniejszenie
proliferacji komórek – zmiany zachodzą także
w mózgu – brak ochrony – zmiany
enzymatyczne – ułatwienie syntezy lipidów –
metabolizm jak u zdrowego osobnika w
czasie głodu.

Wpływ diety w ciąży na metabolizm –

badania eksperymentalne c.d.

Długotrwały stan hiperglikemii płodu (cukrzyca

niekontrolowana u ciężarnych, zbyt duże
spożycie węglowodanów !) jeżeli wystąpi na
pewnym etapie rozwoju mózgu - powoduje
uszkodzenie podwzgórza: zaburzenie
wydzielania neuropeptydów – w jelitach
wzrost wydzielania GLP-1 - zmiany te
prowadzą u osobników dorosłych do otyłości
i odmiennej tolerancji glukozy w organizmie
(także w mózgu).

Wpływ diety w ciąży na metabolizm –

badania eksperymentalne c.d.

Redukcja diety ciężarnych o 30% powoduje u

potomstwa wystąpienie nadciśnienia,
hiperfagii, otyłości, zaburzenie wydzielania
insuliny i leptyny w dojrzałym wieku.

Długotrwały stan hiperglikemii płodu (cukrzyca

niekontrolowana u ciężarnych) powoduje
uszkodzenie komórek B, obniżenie
wydzielania insuliny, zmniejszenie
receptorów insulinowych, obniżoną zdolność
wykorzystania glukozy u płodu.

Programowanie metaboliczne i

dziedziczenie pozagenowe -

epigenetyka

Fluktuacje żywieniowe we wczesnym okresie życia mogą

wywoływać zmiany w budowie chromatyny –
modyfikacja procesów post-translacyjnych; poprzez
udział w procesie metylacji DNA : hamowanie
transkrypcji – znane czynniki: kwas foliowy, witaminy
B12 i B6, metionina….

Mogą one dotyczyć komórek somatycznych oraz

rozrodczych – transmisja do płodów żeńskich

Materiał

genetyczny

Metaboliz
m

Okres pierwszych dni po

urodzeniu

Przerwanie dowozu aminokwasów i energii – okres

głodu – uruchomienie wielu mechanizmów
adaptacyjnych - szczególnie wrażliwy moment na
trwałe zmiany w metabolizmie

zabezpieczenie glukozy – wątroba, nerki
endogenna produkcja glukozy
przemiana białek – proteoliza / synteza
energia – lipidy – 50% udziału energetycznego w
żywieniu enteralnym

Jak ważne są pierwsze dni po urodzeniu

dla dalszego rozwoju – dane

eksperymentalne

M

a

sa

ci

a

ła

M

a

sa

ci

a

ła

pierwsze 3 tygodnie

OKRES NIEDOŻYWIENIA

9-12 tydzień życia

0-3

20

40

60 tygodni

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
20

Żywione
prawidłowo

Niedobór pożywienia

McCance, Lancet

Wpływ żywienia we wczesnym okresie po

urodzeniu na dalszy rozwój – dane

eksperymentalne

Podaż zbyt dużych objętości pokarmu w okresie

ssania powodowała u pięcioletnich małp:

40% wzrost masy ciała oraz 5 krotnie większą
ilość tkanki tłuszczowej u małp płci żeńskiej
brak różnic w masie ciała i 3 krotnie większą
ilość tkanki tłuszczowej u małp płci męskiej

Jak ważny jest wczesny okres po

urodzeniu dla dalszego rozwoju – dane

eksperymentalne

Podaż zbyt małych objętości pokarmu - energii

w okresie ssania - u dorosłych osobników
dwukrotnie większe stężenie insuliny
Dieta wysoko-węglowodanowa - wzrost
aktywności enzymów (heksokinaza), wzrost
ekspresji genów dla insuliny, białek
transportujących glukozę – zmiany te
przetrwały u osobników dorosłych a także
zostały wykazane u potomstwa tych zwierząt

mózg

trzustk
a

AD

IPO

CY

TY

żołąde
k

Jelito
cienki
e

Dieta wysoko-
węglowodanow
a w okresie
pierwszych
tygodni życia

GRELINA

GLP-1

INSULINA

INSULINA

LEPTYN
A

HIPERINSULINEMIA

ZMIANY ADAPTACYJNE
- INSULINOOPORNOŚĆ

OTYŁOŚĆ

Patti J 2006

Efekty odległe ?.

Czy stosowanie u niemowląt zbyt wcześnie zbyt

dużej ilości węglowodanów w postaci soczków,
owoców, kaszek i innych tego typu wyrobów
tak popularnych w krajach zachodnich (USA)
kilka dekad wcześniej nie doprowadziło do
stwierdzanych tam coraz częściej zaburzeń,
których końcowym efektem jest łakomstwo i
otyłość, obserwowane już w relatywnie
młodym wieku ?

Wpływ żywienia we wczesnym okresie po

urodzeniu na dalszy rozwój – dane

eksperymentalne

Zmiany w ilości komórek – redukcja komórek

OUN w czasie niedoborów - w późniejszym

okresie nie występuje

Selekcja klonalna – rozrost komórek

wykazujących nieznacznie tylko odmienny

metabolizm – przy deficycie tłuszczu rozrost

komórek o wyższej aktywności lipogenicznej –

powoduje to zmianę budowy narządu i

odrębności w metabolizmie

Żywienie we wczesnym okresie życia a

występowanie cukrzycy I typu

Obecność antygenów mleka krowiego –

zaburzenie regulacji immunologicznej – limfocyty
T przeciw komórkom wysepek beta – odczyn
zapalny – Cytokiny - destrukcja
U niemowląt z grupy ryzyka - hydrolizaty białka
w pierwszych 6-8 miesiącach żywienia, kwasy
tłuszczowe omega-3 – zmniejszenie odczynu
zapalnego, witamina D – regulator procesu
transkrypcji – może wpływać na ekspresję genów

Różnice w metabolizmie białek w

zależności od dojrzałości dziecka

26 t.c. – 80g – utrata -1-2%;
40 t.c. – 400g – utrata – 0.3%; dorosły – 0.01%.
ELBW – większa utrata białka w porównaniu do

noworodków donoszonych
synteza białek o 20% większa w porównaniu do
donoszonych noworodków
proteoliza o 30% większa w porównaniu do
donoszonych noworodków

Szybki wzrost – przebudowa tkanek

Różnice w metabolizmie białek w

zależności od dojrzałości dziecka c.d.

Hamowanie proteolizy poprzez podaż dożylną

aminokwasów:
donoszone: 1.2g/kg – zahamowanie o 10%;
2.4g/kg – zahamowanie 0 20%
wcześniaki (32 t.c.) – dopiero 2.4g/kg - efekt
wcześniaki 25-27 t.c. – podaż – 3.0-3.5g/kg !
Podaż glukozy nie zmniejsza proteolizy

Różnice w metabolizmie glukozy w

zależności od dojrzałości dziecka

Glukoza: podstawowe źródło energii dla mózgu
W okresie płodowym brak endogennej produkcji

glukozy – proces glukoneogenezy nieaktywny

Endogenna produkcja glukozy – glikogenoliza +

glukoneogeneza – zależna od dojrzałości

Donoszone noworodki: 3-4 mg/kg/min
Wcześniaki 33 t.c.: 6 mg/kg/min
Wcześniaki 26 t.c.: 8-9 mg/kg/min

Różnice w metabolizmie glukozy w

zależności od dojrzałości dziecka c.d.

Podaż glukozy z szybkością 6 mg/kg/min hamuje

(ponad 90%) endogenną produkcję u

donoszonych i wcześniaków 32-36 t.c.
wcześniaki 26-27 t.c. – podaż 8-9 mg/kg/min
wywiera podobny efekt

Aby zabezpieczyć potrzeby organizmu na glukozę i

zachować zapasy endogennej należy zróżnicować
podaż glukozy w zależności od dojrzałości

Różnice w metabolizmie glukozy w

zależności od dojrzałości dziecka c.d.

Proces glukoneogenezy uruchamiany natychmiast
po urodzeniu
donoszone – 30% produkcji glukozy
wcześniaki – 30 – 80% produkcji glukozy
głównym substratem u ELBW – glicerol

podaż

lipidów;
istotny udział mleczanu – z komórek mięśniowych
do wątroby; ciała ketonowe – pokarm naturalny

Różnice w zapotrzebowaniu na

energię w zależności od dojrzałości

dziecka

Minimalne zapotrzebowanie (resting energy

expenditure) energetyczne u donoszonych i

wcześniaków > 31 t.c – wynosi około 40

kcal/kg/d

(Bauer K i wsp. J Pediatr 2003; 142:390-396)

Aby utrzymać równowagę energetyczną (bilans

zerowy) należy podać u wcześniaków > 31 t.c.

około 65 kcal/kg/d natomiast u noworodków

ELBW w pierwszym tygodniu życia – około 80-

90 kcal/kg/dobę

(Carr B i wsp. Pediatr Res, 2000, 47;284)

Różnice w zapotrzebowaniu na

energię w zależności od dojrzałości

dziecka c.d.

Przemiana białek najbardziej intensywna u

ELBW – synteza 1 g białka – 5.5 kcal
- synteza 1 g tłuszczu – 1.5 kcal
relacja kalorie/białko
podaż dożylna – 20-25 kcal/g
podaż enteralna – 30 kcal/g
CPAP – wyraźne zmniejszenie wydatków

energetycznych

(Bauer K i wsp. J Pediatr 2003; 142:390-396)

Jak można oceniać adekwatność

stosowanego żywienia ?

Monitorowanie stężenia w surowicy krwi: potasu, sodu,

chloru, dwuwęglanów – pierwszy tydzień życia –

codziennie w czasie stosowania TPN; następnie przed

zmianą składu TPN;
w żywieniu enteralnym w czasie terapii diuretykami –

dwukrotnie w ciągu tygodnia;

Monitorowanie stężenia w surowicy krwi: wapnia, magnezu,

fosforu – codziennie w pierwszych 3 dniach życia a

następnie co drugi dzień aż do stanu stabilizacji;

u wcześniaków < 32 t.c. fosfor + fosfataza alkaliczna

w s-cy krwi raz w tygodniu; - wpływ furosemidu,

cytrynianu kofeiny, glikokortykosteroidów

Jak można oceniać adekwatność

stosowanego żywienia ? c.d.

Monitorowanie stężenia w surowicy krwi:

glukozy - w zależności od predyspozycji do hipoglikemii –

codziennie
trójglicerydów w żywieniu parenteralnym – raz na tydzień

Ograniczona wartość: stężenie mocznika w s-cy krwi ! (jedynie

20% wyprodukowanego mocznika jest wydalane – reszta

wraca do puli azotowej – u donoszonych)

albuminy – half-life: 14-21 dni – można oznaczać 1-2 w ciągu

miesiąca – np.. przy TPN – informacja o poziomie białek w

organizmie

Jak można oceniać adekwatność

stosowanego żywienia ? c.d.

Monitorowanie stężenia w surowicy krwi:

transferyna – half-life: 9 dni – spadek stężenia

żelaza powoduje wzrost transferyny natomiast stan

zapalny, infekcja – spadek jej stężenia

transtyretyna – prealbumina – half-life: 2-3 dni,

długotrwały (2 tygodniowy) wzrost po podaży

sterydów (prenatalnie i po urodzeniu)
oznaczanie stężenia 1 raz w tygodniu – obniżenie

wartości o ponad 10% - ujemny bilans azotowy –

możliwe zahamowanie wzrastania wcześniaków

Jak można oceniać adekwatność

stosowanego żywienia ? c.d.

Monitorowanie stężenia w surowicy krwi

IGF-1 oraz IGFBP-2 oraz IGFBP-3 – w fazie prób

klinicznych
IGF-1 – korelacja z podażą białek
IGFBP-3 – korelacja z podażą kalorii

Pomiary masy ciała, obwodu głowy, długości ciała –

podstawa oceny

Pomiar fałdu skórnego – u pacjentów z masą ciała >

2000 g

Czy szybki catch-up to sukces ?

Zarówno niska masa urodzeniowa jak i szybki jej

przyrost po urodzeniu a zwłaszcza kombinacja tych

dwóch czynników – istotne ryzyko chorób sercowo-

naczyniowych, osteoporozy i cukrzycy II typu w wieku

dorosłym

(Ty U i wsp. Am J Epidemiol, 2005, 161;27-32)

Wcześniaki, które nie wykorzystują swojego potencjału

wzrostowego w pierwszych tygodniach życia – gorsze

rokowanie w odniesieniu do wzrostu i rozwoju

neurologicznego

(Brandt I i wsp. J Pediatr 2003, 142;463-468)

Czy szybki catch-up to sukces ?

c.d.

Znaczna ilość badań sugeruje brak różnic w wystąpieniu

catch-up w zależności od podaży mieszanek

zawierających zwiększoną zawartość białka i kalorii –

podkreśla się możliwość działania niekorzystnego na

rozwój neurologiczny - opisywano przejściowe znaczne

obniżenie wskaźników rozwoju w skali Bayleya (BMDI)

(Lucas A, i wsp. Pediatrics, 2001); (Cooke RJ, i wsp. Pediatr Res, 2001);

(Henderson GF i wsp. Cochrane Database Syst Rev 2005; 18)

Żywienie mlekiem matki (+ wzmacniacz) LBW – podobny

przyrost masy ciała i obwodu głowy jak przy stosowaniu

wzbogaconych mieszanek natomiast lepsze wskaźniki

rozwoju BMDI

(O’Connor D i wsp. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2003;

37;437-446)

Wisdom is not what you know

But what you do with what
you know

Anonymus

Dane do wykorzystania dla

neonatologa.

Okres pierwszych 2-4 tygodni po urodzeniu niezwykle

istotny dla dalszego rozwoju i stanu zdrowia w
okresie dojrzałości – szczególnie dotyczy to
noworodków z ekstremalnie małą urodzeniowa masą
ciała

Minimalna ilość kalorii w pierwszym tygodniu życia dla

noworodków donoszonych oraz wcześniaków
powyżej 32 t.c. wynosi 40kcal/kg/dobę – dla ELBW
powinno być więcej – 60kcal/kg/dobę

Dane do wykorzystania

…………………..

Aby uzyskać zerowy bilans energetyczny u noworodków

donoszonych i wcześniaków > 32 t.c. potrzebna jest

podaż 65 kcal/kg/dobę – w przypadku ELBW sugeruje

się podaż 90 kcal/kg/dobę

Podaż białka w pierwszej dobie życia szczególnie ważna u

ELBW - odwrotnie proporcjonalna do dojrzałości –

dawki nie mogą być niższe od 2.5-3.0 g/kg/dobę –

niektórzy sugerują 3.5-4.0 g/kg/dobę

Podaż glukozy u noworodków donoszonych i

wcześniaków >32 t.c. w dawce 6mg/kg/min; natomiast

u ELBW – 8-9 !!!!

Dane do wykorzystania

…………………..

Zalecenia dotyczące karmienia – zależne od relacji masa

ciała/wiek pokoncepcyjny; ustalane przy wypisie dziecka

Noworodki z masą ciała właściwą dla wieku

pokoncepcyjnego: karmienie piersią jeżeli to tylko
możliwe; jeżeli mieszanką to ze standardowymi
wartościami kalorii, białka i wapnia kalorie:
67kcal/100ml; białko: 1.5g/100ml; Ca: 45mg/100ml oraz
dodatkiem LCPUFA

Noworodki z masą ciała za małą dla wieku

pokoncepcyjnego: karmienie piersią z dodatkiem
„wzmacniaczy” karmienie mieszanką „postdischarge” :
białko: 1.9g/100ml; kalorie: 74kcal/100ml; Ca:
75mg/100ml + LCPUFA – kontynuować taki sposób
karmienia aż do 40-52 tygodnia wieku pokoncepcyjnego

(ESPGHAN Committee on Nutrition, JPGN, 2006)

Moje wątpliwości

Czy u dzieci urodzonych z cechami hipotrofii –

wynikającej ze zbyt małej podaży białka w okresie

płodowym nie należałoby zastosować diety

zawierającej białko i kalorie w ilości podobnej do

pokarmu naturalnego zamiast wymuszać szybki catch-

up stosując diety o znacznie większej zawartości białka

i kalorii ?

Czy takiego „stonowanego” sposobu odżywiania nie

należałoby zalecać przez dłuższy okres czasu aby w

wieku dorosłym uniknąć chorób sercowo-

naczyniowych, cukrzycy itp..?

Czy lepiej być wysokim, przystojnym grubasem z

nadciśnieniem i cukrzycą czy też drobnym, zdrowym,

sympatycznym facetem z nieco lepszym ilorazem IQ ?

Jestem za

czekoladą

firmy Nestle

na śniadanie,

obiad,

podwieczorek

i na kolację